Los seres vivos como sistemas abiertos

1. los sistemas pueden ser de distintos tipos, según la manera de intercambio de materia y energía con el medio que lo rodea. Así, podemos distinguir tres tipos:

1.1. Sistemas aislados. Son los que no intercambian materia ni energía con el exterior. Esto implica que el sistema no interactúa con nada, ya que toda interacción requiere al menos un intercambio de energía.

1.2. Sistemas cerrados. Son aquellos que intercambian energía con el ambiente, pero no intercambian materia.

1.3. Sistemas abiertos. Son los que intercambian materia y energía con el medio externo. Por ejemplo, una estufa que consume oxígeno y gas natural como combustible, y libera calor al ambiente y dióxido de carbono como resultado de 1a combustión.

2. La relación de los seres vivos con el ambiente

2.1. Los procesos que permiten conocer el ambiente constituyen lo que se denomina función de relación. La información que los organismos reciben constituye un estímulo, que al procesarlo genera una serie de acciones que son una respuesta a esa información.

2.2. Por ejemplo, cuando recibimos un estímulo como una luz intensa, este es captado por órganos especializados llamados receptores; en este caso, los ojos. Luego de procesar el estímulo, mediante la acción del sistema nervioso -como veremos más adelante- la respuesta se manifiesta a través de los órganos efectores

3. La homeostasis

3.1. ¿Qué ejemplos podemos encontrar de homeostasis? Uno de ellos es la termorregulación. Mediante este proceso, los seres humanos, al igual que otros animaIes, somos capaces de mantener la temperatura corporal constante independientemente de la que haya en el ambiente. Cuando la temperatura de nuestro cuerpo desciende un poco de los 37 "C,aparecen los procesos de regulación sin que intervenga nuestra voluntad. La sangre se dirige hacia los órganos más internos para evitar la pérdida de calor hacia el exterior. Además, cuando esto no es suficiente, comenzamos a tiritar de frío. Esta contracción muscular permite producir calor, y elevar así la temperatura del cuerpo

3.2. ¿Qué ejemplos podemos encontrar de homeostasis? Uno de ellos es la termorregulación. Mediante este proceso, los seres humanos, al igual que otros animaIes, somos capaces de mantener la temperatura corporal constante independientemente de la que haya en el ambiente. Cuando la temperatura de nuestro cuerpo desciende un poco de los 37 "C,aparecen los procesos de regulación sin que intervenga nuestra voluntad. La sangre se dirige hacia los órganos más internos para evitar la pérdida de calor hacia el exterior. Además, cuando esto no es suficiente, comenzamos a tiritar de frío. Esta contracción muscular permite producir calor, y elevar así la temperatura del cuerpo

3.2.1. Las respuestas de los animales

3.2.1.1. Los animales responden de distintas formas a los estímulos que perciben del ambiente. El tipo de respuesta que involucra algún tipo de movimiento se conoce como:

3.2.1.1.1. respuesta motora. En este caso, los efectores involucrados son los músculos, que al contraerse permiten moverse, trasladarse, manipular elementos y hasta manifestar los pensamientos. Por ejemplo, la presencia de un predador puede generar que una tortuga esconda su cabeza dentro del caparazón.

3.3. Otro ejemplo de homeostasis lo encontramos en la osmorregulación. ¿Qué implica este proceso? La regulación del contenido de agua y de la composición química de los fluidos del cuerpo. Los animales cuentan con órganos excretores especiales para llevar a cabo estas acciones; en los seres hurnanos estos órganos son los riñones. Ellos fiitran de la sangre sustancias nitrogenadas y minerales de desecho y las expulsan diluidas en agua, en forma de orina. Cuando la cantidad de agua es baja en nuestro organismo, los riñones retienen el agua y producen menor cantidad de orina. La excreción es un proceso muy selectivo. La glucosa, por ejemplo, no se excreta, salvo que se encuentre en cantidades eievadas en la sangre, como ocurre en ia enfermedad conocida como diabetes. Por eso, }a detección de glucosa en un análisis de orina es una seña1 que diagnostica esta afección.

3.4. Otro ejemplo de homeostasis lo encontramos en la osmorregulación. ¿Qué implica este proceso? La regulación del contenido de agua y de la composición química de los fluidos del cuerpo. Los animales cuentan con órganos excretores especiales para llevar a cabo estas acciones; en los seres hurnanos estos órganos son los riñones. Ellos fiitran de la sangre sustancias nitrogenadas y minerales de desecho y las expulsan diluidas en agua, en forma de orina. Cuando la cantidad de agua es baja en nuestro organismo, los riñones retienen el agua y producen menor cantidad de orina. La excreción es un proceso muy selectivo. La glucosa, por ejemplo, no se excreta, salvo que se encuentre en cantidades eievadas en la sangre, como ocurre en ia enfermedad conocida como diabetes. Por eso, }a detección de glucosa en un análisis de orina es una seña1 que diagnostica esta afección.

4. EI movimiento como respuesta

4.1. Un tipo de respuesta muy difundido entre los seres vivos es el movimiento. La mayoría de los organismos presenta alguna forma de movimiento aunque, en muchos casos, nosotros no Io podamos percibir. EI movimiento no implica necesariamente locomoción. En algunos organismos, como las plantas, es tan lento que resulta imperceptible, mientras que en otros es bien evidente. Sin embargo, en todos los casos estos se asocian con las respuestas que se generan debido a una diversidad de estímulos. ¿Te acordás que en el capítulo L vimos que las plantas tienen respuestas que implican movimientos? ¿Y que, además, estos pueden dividirse en dos grupos principales según sus características? Recordemos cuáles eran: o Nastias. Son un tipo de respuesta no direccional, es decir que la planta responde mediante un movimiento cuya dirección no se relaciona con la del estímulo. Por Io general, implican cambios de turgencia del tejido vegetal. La turgencia (del latín turgens, "hinchar") determina el estado de rigidez de la célu1a. Las nastias son perceptibles pues se trata de movimientos relativamente rápidos. Es el caso de los tulipanes, que se abren o se cierran según ia temperatura ambiental. o Ttopismos. Son respuestas direccionales de crecimiento que implican la curvatura de una parte de la planta en el mismo sentido o en sentido contrario al que actúa un estímulo. En el primer caso, hablamos de tropismo positivo y en el segundo caso, de tropismo negativo. Suelen ser imperceptibles, pues el crecimiento es un proceso lento. En las bacterias, los protistas y los animales se evidencia otro tipo de respuestas locomotoras: los taxismos. Se trata de respuestas direccionales que se orientan continuamente con respecto a un estímulo del ambiente. Al iguai que los tropismos, los taxismos pueden ser positivos o negativos, y dada su velocidad, resultan evidentes a simple vista.

4.2. La respuestas en las bacterias: En ia locomoción de las bacterias suele estar involucrado un tipo de apéndice con forma de látigo, conocido como "flagelo". Por ejemplo, Escherichia coli se impulsa a través del medio que la rodea mediante el uso de flagelos largos y flexibles, mientras que utiliza otros más cortos y rígidos para unirse a una fuente de alimento. La bacteria avanza cuando los flagelos rotan en sentido contrario al de las agujas del reloj. Normalmente, las bacterias flageladas se encuentran en continuo movimiento errático, es decir, sin ninguna orientación y en todas las direcciones. Cada tanto, los flagelos cambian el sentido de rotación, la carrera se interrumpe y la bacteria anda a los tumbos; este movimiento denominado "cabeceo" Ie permite cambiar de dirección de desplazamiento. Suele suceder cuando 1a bacteria capta la presencia de sustancias químicas, una respuesta que se llama quimiotaxia. Muchas bacterias fotosintéticas responden a un gradiente de intensidad de luz, acercándose o alejándose de ella, y en este caso hablamos de fototaxia.

5. Las respuestas de movimiento en las plantas

5.1. Girasoles que giran sus flores siguiendo el So1, enredaderas que trepan sobre todo lo que tocan, plantas en maceta que crecen inclinándose hacia la luz de una ventana, son solo algunos ejemplos de respuestas de movimiento en piantas. Numerosos estímulos ambientales desencadenan en las plantas respuestas que involucran movimientos. A continuación veremos en qué consiste cada una de estas respuestas, cuáles son los estímuios que las desencadenan y qué receptores están involucrados en ellas.

5.2. ¿Sabías que hay plantas que abren sus flores al anochecer y las cierran de día? Este es el caso de una planta llamada dama de noche y de otra ilamada dondiego de noche, que se encuentran en algunos jardines de nuestro país. Más común es el caso de plantas que abren sus flores de día y las cierran de noche, como ocurre con el rayito de sol.

5.3. Las nictinastias y las fotonastias son movimientos que responden a variaciones en la intensidad de luz. Las plantas que presentan nictinastia responden al estímulo producido por ia transición luz-oscuridad, como ias damas de noche y las dondiego de noche; mientras que los rayitos de sol presentan fotonastia y responden al estímulo oscuridad-1u2. Otro ejemplo de nastias es el que presentan las hojas de la planta Mimosa pudica. En general, si tocás una hoja o cualquier otra parte de una planta, parece que no ocurriera nada, pero no siempre esto es así, almenos no para las hojas de Ia mimosa. Se trata de una planta formada por hojas compuestas divididas en segmentos, los folíolos. Cuando se los roza, algunas de sus células liberan agua, 1o que provoca que 1as hojas se cierren. Se trata de respuestas de las plantas ante una sacudida, y se llaman sismonastias.

5.4. Algunas plantas pueden responder a los cambios de temperatura, respuestas que se conocen como termonastias. Por ejemplo, los tulipanes -como ya se mencionó-, pueden captar la disminución de la temperatura, estímulo que desencadena ei cierre de sus pétalos. Muchas de las nastias se basan en }a variación de la turgencia de grupos de células, mediante el control de la entrada y la salida dei agua. De esta manera las células aumentan o reducen su volumen y provocan estos movimientos relativame rápidos y reversibles.

5.5. El fototropismo y el heliotropismo; En 1880 Charles Darwin y su hijo Francis publicaron Lacapacidadd,emovimiento delasplantas. Padre e hijo estaban intrigados en conocer por qué las plantas siempre crecen hacia la luz sin importar de dónde provenga esta. Diseñaron así distintos experimentos y pudieron determinar que la respuesta a este fenómeno es ei fototropismo. Para que se produzca, intervienen fotorreceptores específicos, las fototropinas, unas proteínas sensibles a longitudes de onda que se corresponden con la luz azul, y están presentes en los ápices vegetales. Como 1a respuesta de crecimiento implica la curvatura de una parte de la planta en el mismo sentido que eI estímuIo, se denomina fototropismo positivo y está mediado por 1as llamadas auxinas,Las hojas y ias flores de algunas plantas, como el girasol, siguen el movimiento del Sol en el transcurso del día en algún momento de su ciclo de vida. A esta respuesta orientada a 1a 1uz se Ia conoce vulgarmente como "giro al sol", y los científicos la llaman heliotropismo. Se pueden distinguir dos tipos de heliotropismos: r Diaheliotropismo: es ia tendencia de las hojas u otros órganos de las plantas a tener su superficie dorsal perpendicular a los rayos del So1. Este tropismo maximiza la cantidad de radiación solar incidente. o Paraheliotropismo: es la tendencia a orientar la superficie de las hojas u otros órganos de manera paralela a los rayos del Soi, 1o que tiende a minimizar Ia exposición a la radiación solar. Posibiemente se trate de un mecanismo que permite reducir la deshidratación donde la radiación solar es intensa. Las respuestas de las hojas que se orientan al Sol también se relacionan con la estimulación de las fototropinas sensibles alaTuz azul.

5.6. El tromotropismo :Seguramente habrás visto alguna vez una enredadera. Estas piantas trepadoras se mantienen erguidas sosteniéndose de otros troncos o de cualquier objeto que se les presente. Muchas de eilas cuentan con diferentes mecanismos que les permiten asirse a su soporte. Veamos cuáies son: I Zarcillos: son tallos u hojas modificados, como si fuesen un aparato prensil. Cuando ei zarcillo capta el estímulo mecánico, responde enrollándose airededor del objeto. ¡ Movimientos de circumnutacién: los pecíolos de las hojas y ios tallos se enrollan en forma helicoidal alrededor del objeto detectado. En estos casos, la respuesta de crecimiento está orientada por el estímulo, el contacto con un objeto sólido, y hablamos de tigmotropismo. Este tipo de respuestas no solo se presenta en las partes aéreas de la planta, algo similar ocurre con Ias raíces mientras penetran el suelo y se topan con un obstáculo. La caliptra (cobertura que rodea e1 ápice de la raíz) es el sitio encargado de captar el estímuio mecánico (como veremos más adelante). Las raíces estimuladas por el contácto físico crecen alejándose del obstáculo.

5.7. El drovitropismo

5.8. El hidro tropismo:Como ya sabés, Ias raíces son las encargadas de absorber e1 agua y los nutrientes del suelo. ¿Pero estas crecen sin dirección hasta encontrar agua o 1o hacen hacia el agua? En el presente se sabe que las raíces detectan la presencia de agua y crecen en dirección a ella. Se trata de un caso de hidrotropismo positivo. ¿Cómo 1o hacen? Numerosas observaciones indican que la caliptra o cofia es la responsable de la captación del estímulo de1 agua, pero el mecanismo exacto de este tropismo aún no se conoce.